CN108333462B - 一种地面积水区域漏电警示系统及警示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地面积水区域漏电警示系统及警示方法，包括警示装置，所述警示装置包括外部壳体，所述外部壳体的底部安装有探测极，在所述外部壳体的一侧还连接有探测线，所述探测线包括远离所述外部壳体的自由端以及穿入所述外部壳体的连接端，所述连接端与位于所述外部壳体内部上端的控制单元电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述探测极通过导线与外部壳体内部上端的控制单元电连接，所述控制单元还与声光报警器连接。本发明对积水区域漏电采取声光报警以实现警示功能，为传统漏电保护系统再增加一道保护屏障，因此，具有较大的应用领域和前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种地面积水区域漏电警示系统及警示方法。
背景技术
每逢雨季，城市中的相关职能部门总会严阵以待，密切注意城市中各个角落可能发生的内涝险情，尤其是道路、桥涵以及低洼地带一旦发生积水将给城市的交通造成拥堵，给人们的出现也带来极大的不便。城市中基础设施较多，电力、市政给排水、交通等设施交织，电力线路难免发生老化，倘若下雨发生积水又恰巧刮风导致输电线接地时，都将发生漏电事故，严重威胁人们的生命安全。
另外，在日常生活中，我们会时常通过媒体等途径获悉某某地的喷泉中发生漏电事故，导致人员遭受电击乃至身亡的报道。尤其是在盛夏，由于儿童具备天生的亲水情节，也会时常违规在喷泉水池中嬉戏，这样，不仅很容易遭受喷泉高压水流的冲击伤害，而且也时刻身处喷泉水池中的水泵发生漏电的风险中；水泵一旦发生漏电事故，处于水池内的儿童首当其冲会遭受电击，救子心切的监护人往往前往施救也会将自己处于险境，最终，往往会上演不可挽回的人间悲剧。在众多喷泉水池漏电事故中，一部分原因是由于水泵绝缘性降低导致水泵外壳带电导致的，虽然喷泉水池的供电系统多设有包括空气开关在内的漏电保护装置，但由于存在系统维护不当以及电源参数不平衡等各类原因，发生漏电的水泵的短路电流或其他电气参数不足以使漏电保护电路及时动作实现切断电源的效果，因此急需一种有效的漏电警示防护装置，以实现喷泉水池有效的防触电保护的作用。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有技术的不足，针对地面积水区域发生漏电事故的隐患，提供一种简单高效漏电警示装置。
为实现上述目的，本发明提出一种地面积水区域漏电警示系统，它包括警示装置，所述警示装置包括外部壳体，所述外部壳体的底部安装有探测极，在所述外部壳体的一侧还连接有探测线，所述探测线包括远离所述外部壳体的自由端以及穿入所述外部壳体的连接端，所述连接端与位于所述外部壳体内部上端的控制单元电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述探测极通过导线与外部壳体内部上端的控制单元电连接，所述控制单元还与声光报警器连接，所述声光报警器安装在外部壳体的顶端。
另外，根据本发明实施例可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述控制单元包括跨接在所述探测极以及所述探测线的连接端之间的感应变压器T，与感应变压器T连接的整流滤波电路B，还包括跨接在所述探测极以及所述探测线的连接端之间的压敏电阻RV,电阻R1以及电容C；
所述电容C的正极通过电阻R2与第一运算放大器A1的正输入端连接，所述第一运算放大器A1的负输入端通过电阻R4与第一运算放大器A1的输出端连接，第一运算放大器A1的负输入端还与电阻R3的一端连接，第一运算放大器A1的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与第二运算放大器A2的正输入端以及电阻R6的一端连接，第二运算放大器A2的负输入端分别与电容C的正极以及可调电阻R7的一端连接，所述第二运算放大器A2的输出端通过电阻R8与NPN三极管Q1的基极连接，所述NPN三极管Q1集电极与声光报警器D一端连接，所述NPN三极管Q1的发射极与电阻R9的一端连接，所述声光报警器D的另一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接，所述电阻R9的另一端、可调电阻R7的另一端、电阻R6的另一端以及电阻R3的另一端均与电容C的负极一端连接。
根据本发明的一个实施例，所述探测极包括位于所述外部壳体底部的球头，在球头的球冠中心沿所述球头的轴向中心线设有沉孔，在所述沉孔内配合有圆杆，靠近所述沉孔的孔口部位的所述圆杆的杆壁上设有凸台，在沉孔中的圆杆外壁至所述凸台上侧套装有压缩弹簧，所述凸台的下侧的圆杆与所述沉孔的孔口部位设有的缩口部靠接。
一种地面积水区域警示系统的警示方法，包括的步骤是：
步骤一，设立警示装置，该警示装置包括外部壳体以及在壳体内部的上端设置控制单元，在外部壳体中的底部安装探测极并通过导线与所述控制单元电连接，在所述外部壳体的一侧还连接有探测线，所述探测线包括远离所述外部壳体的自由端以及穿入所述外部壳体的连接端，所述连接端与位于外部壳体内部上端的控制单元电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述控制单元还与声光报警器连接，所述声光报警器安装在外部壳体的顶端；
步骤二，将警示装置放置在积水内或积水外，使探测极与积水或地面接触，同时将探测线的自由端远离警示装置放置在积水内；
步骤三，警示装置中的控制单元利用探测极和探测线的自由端感受到积水区域的电位差，当超过阈值时，通过声光报警器进行报警，实现对地面积水区域漏电的警示提醒。一种地面积水区域漏电警示系统，它包括警示装置，所述警示装置包括外部壳体，所述外部壳体的底部安装有探测极，在所述外部壳体的一侧还连接有探测线，所述探测线包括远离所述外部壳体的自由端以及穿入所述外部壳体的连接端，所述连接端与位于所述外部壳体内部上端的控制单元电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述探测极通过导线与外部壳体内部上端的控制单元电连接，所述控制单元还与声光报警器连接，所述声光报警器安装在外部壳体的顶端。
针对现实生活中，尤其是市政电力线路往往在在雨季城市内涝中发生漏电事故，造成包括喷泉水池在内的水域往往容易发生漏电事故，这严重危害人们尤其是儿童的生命健康，以积水区域的电力设施漏电接地点为中心圆点，由近及远区域内相应存在电位差，通过利用设有探测极和探测线的警示装置探测积水区域的电位差，当发生漏电时，探测极和探测线之间的电位差升高，经电磁变压器感应出电压，经整流滤波、压敏电阻RV、电阻R1以及电容C的作用下；电阻R1和电容C上存在感应电压，这里，电阻R1可采用高灵敏电阻以增强采集电压强弱的灵敏性，通过第一运算放大器A1同向放大，再经第二运算放大器A2触发NPN型三极管，使三极管正偏导通，进而使连接在三极管集电极上的声光报警器形成通路而工作，发出预警声光信号，以警示人们，避免接触漏电的积水区域以防触电事故；同时也告知有关职能部门及时进行维修工作，及时排除故障，使区域恢复正常。
本技术方案在不需要增加太多投入的前提下，实现对积水区域漏电的声光报警，为传统漏电保护系统再增加一道保护屏障，因此，具有较大的应用领域和前景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，
图1是喷泉水池区域漏电警示系统示意图；
图2是地面积水区域漏电警示系统示意图；
图3是系统中的控制单元电气原理示意图；
图4是探测极结构原理示意图；
图5是警示系统的警示方法流程示意图；
其中:1.外部壳体，2.探测极，3.声光报警器，4.控制单元，5.探测线，6.水泵，7.大地，8.池壁，9.积水区域，10.导线，11.压缩弹簧，12.沉孔，13.缩口部，14.圆杆，15.凸台。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图进一步说明；
实施例一，在现实生活中，为避免发生喷泉水池1触电事故，一方面需要制定严格的制度，加强安全教育，提高人们尤其是儿童的安全意识；另一方面，从技术上也需要提供必要的保障；由此，图1、图3、图4、图5中提供了一种喷泉水池区域漏电警示系统及警示方法，喷泉水池1通常在大地7中设置池壁8，在池壁8围成的水池中，往往设置的水泵6以及与水泵6的接线端发生漏电的概率较大，因此，采用本申请所述的警示装置，该警示装置包括外部壳体1，在外部壳体1的底部安装有探测极2，在所述外部壳体1的一侧还连接有探测线5，所述探测线5包括远离所述外部壳体1的自由端以及穿入所述外部壳体1的连接端，所述连接端与位于所述外部壳体1内部上端的控制单元4电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述探测极2通过导线10与外部壳体1内部上端的控制单元4电连接，所述控制单元4还与声光报警器3连接，所述声光报警器3安装在外部壳体1的顶端。
所述控制单元4包括跨接在所述探测极2以及所述探测线5的连接端之间的感应变压器T，与感应变压器T连接的整流滤波电路B，还包括跨接在所述探测极2以及所述探测线5的连接端之间的压敏电阻RV,电阻R1以及电容C；
所述电容C的正极通过电阻R2与第一运算放大器A1的正输入端连接，所述第一运算放大器A1的负输入端通过电阻R4与第一运算放大器A1的输出端连接，第一运算放大器A1的负输入端还与电阻R3的一端连接，第一运算放大器A1的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与第二运算放大器A2的正输入端以及电阻R6的一端连接，第二运算放大器A2的负输入端分别与电容C的正极以及可调电阻R7的一端连接，所述第二运算放大器A2的输出端通过电阻R8与NPN三极管Q1的基极连接，所述NPN三极管Q1集电极与声光报警器3D一端连接，所述NPN三极管Q1的发射极与电阻R9的一端连接，所述声光报警器3D的另一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接，所述电阻R9的另一端、可调电阻R7的另一端、电阻R6的另一端以及电阻R3的另一端均与电容C的负极一端连接。
所述探测极2包括位于所述外部壳体1底部的球头，在球头的球冠中心沿所述球头的轴向中心线设有沉孔12，在所述沉孔12内配合有圆杆14，靠近所述沉孔12的孔口部位的所述圆杆14的杆壁上设有凸台15，在沉孔12中的圆杆14外壁至所述凸台15上侧套装有压缩弹簧11，所述凸台15的下侧的圆杆14与所述沉孔12的孔口部位设有的缩口部13靠接。即所述沉孔的孔口直径小于凸台15的直径，这样将凸台15包裹在沉孔内，使圆杆14即保持一定的自由度还不至于从沉孔中脱出。
一种地面积水区域警示系统的警示方法，包括的步骤是：
步骤一，设立警示装置，该警示装置包括外部壳体1以及在壳体内部的上端设置控制单元4，在外部壳体1中的底部安装探测极2并通过导线10与所述控制单元4电连接，在所述外部壳体1的一侧还连接有探测线5，所述探测线5包括远离所述外部壳体1的自由端以及穿入所述外部壳体1的连接端，所述连接端与位于外部壳体1内部上端的控制单元4电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述控制单元4还与声光报警器3连接，所述声光报警器3安装在外部壳体1的顶端；
步骤二，将警示装置放置在积水内或积水外，使探测极2与积水或地面接触，同时将探测线5的自由端远离警示装置放置在积水内；
步骤三，警示装置中的控制单元4利用探测极2和探测线5的自由端感受到积水区域9的电位差，当超过阈值时，阈值可以设定为电压有效值为直流12～36V，通过声光报警器3进行报警，实现对地面积水区域9漏电的警示提醒。
实施例二，图2，图3、图4、图5中，在积水区域9发生漏电后，当人步入该区域中，容易因跨步电压导致触电事故，当跨步电压达到40～50V时，将使人有触电危险，特别是跨步电压会使人摔倒进而加大人体的触电电压，甚至使人触电死亡。因此，提供一种地面积水区域9漏电警示系统，它包括警示装置，所述警示装置包括外部壳体1，所述外部壳体1的底部安装有探测极2，在所述外部壳体1的一侧还连接有探测线5，所述探测线5包括远离所述外部壳体1的自由端以及穿入所述外部壳体1的连接端，所述连接端与位于所述外部壳体1内部上端的控制单元4电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述探测极2通过导线10与外部壳体1内部上端的控制单元4电连接，所述控制单元4还与声光报警器3连接，所述声光报警器3安装在外部壳体1的顶端。
所述控制单元4包括跨接在所述探测极2以及所述探测线5的连接端之间的感应变压器T，与感应变压器T连接的整流滤波电路B，还包括跨接在所述探测极2以及所述探测线5的连接端之间的压敏电阻RV,电阻R1以及电容C；
所述电容C的正极通过电阻R2与第一运算放大器A1的正输入端连接，所述第一运算放大器A1的负输入端通过电阻R4与第一运算放大器A1的输出端连接，第一运算放大器A1的负输入端还与电阻R3的一端连接，第一运算放大器A1的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与第二运算放大器A2的正输入端以及电阻R6的一端连接，第二运算放大器A2的负输入端分别与电容C的正极以及可调电阻R7的一端连接，所述第二运算放大器A2的输出端通过电阻R8与NPN三极管Q1的基极连接，所述NPN三极管Q1集电极与声光报警器3D一端连接，所述NPN三极管Q1的发射极与电阻R9的一端连接，所述声光报警器3D的另一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接，所述电阻R9的另一端、可调电阻R7的另一端、电阻R6的另一端以及电阻R3的另一端均与电容C的负极一端连接。
所述探测极2包括位于所述外部壳体1底部的球头，在球头的球冠中心沿所述球头的轴向中心线设有沉孔12，在所述沉孔12内配合有圆杆14，靠近所述沉孔12的孔口部位的所述圆杆14的杆壁上设有凸台15，在沉孔12中的圆杆14外壁至所述凸台15上侧套装有压缩弹簧11，所述凸台15的下侧的圆杆14与所述沉孔12的孔口部位设有的缩口部13靠接。
一种地面积水区域警示系统的警示方法，包括的步骤是：
步骤一，设立警示装置，该警示装置包括外部壳体1以及在壳体内部的上端设置控制单元4，在外部壳体1中的底部安装探测极2并通过导线10与所述控制单元4电连接，在所述外部壳体1的一侧还连接有探测线5，所述探测线5包括远离所述外部壳体1的自由端以及穿入所述外部壳体1的连接端，所述连接端与位于外部壳体1内部上端的控制单元4电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述控制单元4还与声光报警器3连接，所述声光报警器3安装在外部壳体1的顶端；
步骤二，将警示装置放置在积水内或积水外，使探测极2与积水或地面接触，同时将探测线5的自由端远离警示装置放置在积水内；
步骤三，警示装置中的控制单元4利用探测极2和探测线5的自由端感受到积水区域9的电位差，当超过阈值时，同样，阈值可以设定为电压有效值为直流12～36V，通过声光报警器3进行报警，实现对地面积水区域9漏电的警示提醒。
这样，在无论是水池中还是路面积水区域9发生漏电后，探测极2和探测线5的自由端感受到积水区域9的电位差，借助运算放大器的放大、隔离、控制作用，驱动声光报警器3动作，发出声光报警信号，实现漏电的警示效果，避免人们尤其是儿童再次违规进入该水域；同时，可以让电气维护人员及时获知该区域故障，及时进行维修，避免事故的进一步的扩大。
所述声光报警器3安装在警示装置的顶部。这样可以扩大观测视野，便于人们及时发现，实现警示和规避事故风险的作用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种地面积水区域漏电警示系统，其特征在于，包括警示装置，所述警示装置包括外部壳体，所述外部壳体的底部安装有探测极，在所述外部壳体的一侧还连接有探测线，所述探测线包括远离所述外部壳体的自由端以及穿入所述外部壳体的连接端，所述连接端与位于所述外部壳体内部上端的控制单元电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述探测极通过导线与外部壳体内部上端的控制单元电连接，所述控制单元还与声光报警器连接，所述声光报警器安装在外部壳体的顶端；
所述控制单元包括跨接在所述探测极以及所述探测线的连接端之间的感应变压器T，与感应变压器T连接的整流滤波电路B，还包括跨接在所述探测极以及所述探测线的连接端之间的压敏电阻RV ,电阻R1以及电容C；
所述电容C的正极通过电阻R2与第一运算放大器A1的正输入端连接，所述第一运算放大器A1的负输入端通过电阻R4与第一运算放大器A1的输出端连接，第一运算放大器A1的负输入端还与电阻R3的一端连接，第一运算放大器A1的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与第二运算放大器A2的正输入端以及电阻R6的一端连接，第二运算放大器A2的负输入端分别与电容C的正极以及可调电阻R7的一端连接，所述第二运算放大器A2的输出端通过电阻R8与NPN三极管Q1的基极连接，所述NPN三极管Q1集电极与声光报警器D一端连接，所述NPN三极管Q1的发射极与电阻R9的一端连接，所述声光报警器D的另一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接，所述电阻R9的另一端、可调电阻R7的另一端、电阻R6的另一端以及电阻R3的另一端均与电容C的负极一端连接；
所述探测极包括位于所述外部壳体底部的球头，在球头的球冠中心沿所述球头的轴向中心线设有沉孔， 在所述沉孔内配合有圆杆，靠近所述沉孔的孔口部位的所述圆杆的杆壁上设有凸台，在沉孔中的圆杆外壁至所述凸台上侧套装有压缩弹簧，所述凸台的下侧的圆杆与所述沉孔的孔口部位设有的缩口部靠接。
2.如权利要求1所述的一种地面积水区域警示系统的警示方法，其特征在于，包括的步骤是：
步骤一，设立警示装置，该警示装置包括外部壳体以及在壳体内部的上端设置控制单元，在外部壳体中的底部安装探测极并通过导线与所述控制单元电连接，在所述外部壳体的一侧还连接有探测线，所述探测线包括远离所述外部壳体的自由端以及穿入所述外部壳体的连接端，所述连接端与位于外部壳体内部上端的控制单元电连接，除所述自由端外，在所述自由端和连接端之间连接的金属导线的外部设有绝缘层，所述控制单元还与声光报警器连接，所述声光报警器安装在外部壳体的顶端；
步骤二，将警示装置放置在积水内或积水外，使探测极与积水或地面接触，同时将探测线的自由端远离警示装置放置在积水内；
步骤三，警示装置中的控制单元利用探测极和探测线的自由端感受到积水区域的电位差，当超过阈值时，通过声光报警器进行报警，实现对地面积水区域漏电的警示提醒。
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